Строительство оптического интерферометра на Луне: мечта или реальность?
Атмосфера Земли мешает астрономическим наблюдениям. Облачная погода — это лишь часть проблемы, а колебания температур означают, что наземные телескопы нуждаются в сложных системах адаптивной оптики для четкого изображения. Радиотелескопы не страдают от облаков, но должны находиться в «радио-тихих» местах для наилучшей работы.
Стремление выйти за пределы атмосферных и других ограничений Земли привело к созданию флотилии космических телескопов, которые существенно продвинули наше понимание вселенной. Однако их стоимость и сложность, особенно для телескопов на орбите L1, ограничивают возможности обслуживания.
На протяжении десятилетий ученые обсуждают возможность строительства телескопов на Луне. Лунные телескопы обладают многими преимуществами космических, превосходят их по некоторым параметрам и, возможно, будут менее затратными и более простыми в обслуживании.
Луна — идеальное место для наблюдений, так как у нее нет атмосферы, мешающей эстетике. Что касается радиотелескопов, дальняя сторона Луны является превосходным местом, так как изолирована от наземных радиошумов и почти не излучает радиоимпульсов.
С развитием космических агентств и частных компаний, стремящихся установить присутствие на Луне, идея о лунном телескопе постепенно превращается из мечты в потенциально практическую реальность. Последние исследования от Института космических исследований Кека (KISS) касаются оптического интерферометра, который позволяет нескольким телескопам работать вместе как единый виртуальный прибор.
Лунные телескопы имеют явные преимущества, но также и недостатки, о которых говорит новый отчет. Он не только обсуждает плюсы, но и подробно рассматривает минусы, развеивая некоторые проблемы как не столь существенные.
Название отчета — «Астрономическая оптическая интерферометрия с поверхности Луны». Это результат работы научного семинара, проведенного с 18 по 22 ноября 2024 года. Участники représenta:NASA, JAXA, Caltech, а также различные университеты и частные космические компании.
Интерферометрия хорошо изучается и уже дает отличные результаты. Проблема заключается в самой лунной среде. Каковы ее плюсы и минусы? Начнем с того, что лунная поверхность покрыта пыльным реголитом, который по своей природе нестабилен. Аполлоновские миссии продемонстрировали, каким абразивным и коррозийным может быть этот пыль. Лунная пыль острее, чем земная, и может повредить важные компоненты, такие как уплотнения. В вакууме Луны пылевые частицы могут прилипать к оборудованию с помощью электростатических сил, и они трудны для удаления, что приводит к износу движущихся частей.
Тем не менее, в отчете отмечается, что эта проблема известна, и над ее решением уже работают. «Разрабатываются технологии, которые могут эффективно удалять реголит с поверхностей, что может быть применимо к различным дизайнам интерферометра», — пишут авторы.
Новые технологии, такие как электроосвежающие щиты, уже продемонстрировали свою эффективность в удалении лунной пыли с поверхности аппаратов. Кроме того, китайский спускаемый аппарат «Чанъэ-3» использовал УФ телескоп без проблем в течение трех лет, несмотря на лунную пыль.
Температурные колебания Луны — еще одно препятствие. «Большие перепады температур могут быть сложной задачей для электроники и оптики, которые требуют термостабильности для работы и вычислений», — отмечает отчет. Лунный реголит, высокоизолирующий, может предложить решение, скрыв некоторые интерферометры от экстремальных температур. В то же время это может привести к перегреву.
Управление системой активного и пассивного охлаждения можно адаптировать для специфического местоположения. Возможно, будет лучше построить интерферометр в тенистом месте, где температура останется низкой, и управлять этим, чем пытаться справиться с резкими колебаниями температур. Вне зависимости от расположения телескоп необходимо будет построить с учетом необходимого уровня нагрева, охлаждения и теплового расширения.
Постоянно затененные регионы Луны (PSR) также являются желательными местами для установки телескопов, поскольку в них наблюдаются минимальные температурные колебания. Хотя эти зоны хорошо подходят для инфракрасных телескопов, содержащаяся там водяная ледяная структура может повредить работу телескопа.
Лунная поверхность — это сложная среда, и с ней не следует обращаться легкомысленно. Тем не менее, кажется, что проблемы не непреодолимы, и для каждой из них, вероятно, существуют технологические решения. Главное — выбрать место, которое минимизирует трудности и одновременно позволяет достигать научных целей.
Несмотря на вызовы строительства и обслуживания телескопа на Луне, эта идея представляется заманчивой. Научные результаты стоили бы затрат, согласно авторам отчета.
Они объясняют, что два ключевых аспекта производительности телескопа могут быть улучшены за счет лунного телескопа: это улучшенная пространственная разрешающая способность и высокая чувствительность по сравнению с наземными интерферометрами.
Лунный интерферометр сможет также внести вклад в изучение поверхности коричневых карликов, физику звездных взрывов и экстрагалактическую шкалу расстояний. Он также будет полезен для астометрии и сможет помочь в поиске аналогов Земли среди экзопланет.
В заключение, авторы подчеркивают, что некоторые вехи уже достигнуты. С увеличением числа полетов на Луну, проводимых как государственными агентствами, так и частными структурами, наши возможности растут. Мы уже знаем, что оптическая интерферометрия может работать, и что условия на Луне, включая пыль, могут быть преодолены.
Тем не менее, нам еще предстоит разработать подходящую лунную инфраструктуру и технологии для поддержки лунного телескопа. На повестке дня стоит вопрос о финансировании и представлении конкретных миссионных предложений, которые приведут к созданию лунного телескопа.
Кратко говоря, потенциал создания лунного интерферометра огромен, и он может подсказать ответы на вопросы, которые ранее оставались без ответа. То, что кажется мечтой сегодня, может стать реальностью в ближайшем будущем.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
